Datación por Carbono

La datación por carbono es una variedad de datación radiactiva, que sólo es aplicable a la materia que alguna vez estuvo viva, y se presume que está en equilibrio con la atmósfera, tomando dióxido de carbono del aire para la fotosíntesis. Los protones de los rayos cósmicos, explosionan los núcleos de la atmósfera superior, produciendo a su vez, neutrones que bombardean el nitrógeno, principal constituyente de la atmósfera. Este bombardeo de neutrones produce el isótopo radioactivo carbono-14. El carbono-14 radiactivo se combina con el oxígeno para formar dióxido de carbono, y se incorpora en el ciclo de los seres vivos. El carbono-14 se forma a una velocidad que parece ser constante, de modo que mediante la medición de las emisiones radiactivas de una materia inerte, y comparando su actividad con el nivel de equilibrio de los seres vivos, se puede hacer una medición del tiempo transcurrido.

Datación por Carbono

Suponiendo que la tasa de producción del carbono-14 es constante, la actividad de una muestra se puede comparar directamente con la actividad de equilibrio de la materia viva, y calcular la edad. Varias pruebas de fiabilidad han confirmado el valor de la datación por el carbono, y muchos ejemplos ofrecen una interesante gama de aplicaciones. El carbono-14 decae con una semi vida de aproximadamente 5730 años, emitiendo un electrón de energía 0,016 MeV. Esto cambia el número atómico del núcleo a 7, produciendo un núcleo de nitrógeno-14. En el equilibrio con la atmósfera, un gramo de carbón muestra una actividad de aproximadamente 15 desintegraciones por minuto. La baja actividad del carbono-14, limita las determinaciones de edad por técnicas de conteo, al orden de 50.000 años. Por técnicas de acelerador, este recuento de concentración de carbono-14, se puede extender a quizás 100.000 años.

Actividad del Carbono-14 en Equilibrio

Dado que los organismos vivos continuamente intercambian carbono con la atmósfera en forma de dióxido de carbono, la proporción de C-14 a C-12 se aproxima a la de la atmósfera.

De la conocida semi vida del carbono-14, y del número de átomos de carbono en un gramo del mismo, se puede calcular el número de desintegraciones radioactivas, que en un organismo vivo, resulta ser de alrededor de 15 desintegraciones por minuto por gramo de carbono.

"El carbono radiactivo se está creando por este proceso, a un ritmo de alrededor de dos átomos por segundo, por cada centímetro cuadrado de la superficie de la tierra." Levin

La tasa de producción de carbono-14 en la atmósfera parece ser bastante constante. La datación por carbono de los antiguos árboles de pino de bristlecone de edades alrededor de los 6000 años, han proporcionado una corroboración general de datación por carbono, y han proporcionado algunas correcciones en los datos.

Fiabilidad de la Datación por Carbono

A partir de la datación de los antiguos árboles de pino de bristlecone, en el oeste de los EE.UU., se ha desarrollado una curva de corrección para la datación por carbono sobre un rango hacia atrás, hasta el año 5.000 antes de Cristo. Los árboles datados en 4.000 a.C., muestran una desviación máxima de entre 600 y 700 años, por lo que son demasiado jóvenes por la datación por carbono.

Previo a los métodos de datación de carbono, la edad de los sedimentos depositados por la última edad de hielo, se supuso en alrededor de 25.000 años. "Las fechas por radiocarbono de una capa de turba debajo de los sedimentos glaciales, proporcionó una edad de sólo 11.400 años".

Estos ejemplos son de The Earth Through Time, 2nd Ed. by Harold L. Levin

Krane señala que en el futuro, las dataciones por carbono no será tan fiable, debido a los cambios en la mezcla isotópica del carbono. Los combustibles fósiles no tienen ningún contenido de carbono-14, y la quema de esos combustibles en los últimos 100 años, ha diluido el contenido de carbono-14. Por otra parte, las pruebas atmosféricas de las armas nucleares en las décadas de 1950 y 1960, aumentaron el contenido de carbono-14 de la atmósfera. Krane sugiere que esto podría haber duplicado la concentración, en comparación con el carbono-14 producido por los rayos cósmicos.

Técnicas de Acelerador en la Datación por Carbono

Las técnicas de acelerador en la datación por carbono, han extendido su rango hacia atrás hasta unos 100.000 años, en comparación con menos de la mitad de las técnicas de conteo directo. Se pueden contar los átomos de diferentes masas con un espectrómetro de masas, pero esto es problemático en la datación por carbono, debido a la baja concentración de carbono-14, y la existencia de nitrógeno-14 y CH₂, que tienen esencialmente la misma masa. En los modernos y sensibles nuevos análisis del espectrómetro de masas, han sido utilizados tanto los ciclotrones como los aceleradores tandem. El acelerador tándem ha sido eficaz en la eliminación del nitrógeno-14 y el CH₂, y puede ser seguido por un espectrómetro de masas convencional para separar el C-12 y el C-13. Se ha logrado una sensibilidad de 10^-15, en el ratio de ¹⁴C/¹²C, . Estas técnicas se pueden aplicar con una muestra tan pequeña como un miligramo.